Als Werner von Siemens am 17. Januar 1867 vor der Berliner Akademie der Wissenschaften den elektrischen Generator präsentierte, schloss er mit den Worten: „Der Technik sind gegenwärtig die Mittel gegeben, elektrische Ströme von unbegrenzter Stärke auf billige und bequeme Weise überall da zu erzeugen, wo Arbeitskraft disponibel ist.“ Bis dahin war Elektrizität primär ein Medium der Information gewesen: Schwache Ströme aus Batterien reichten für telegrafische Signale. Siemens’ Erfindung machte es möglich, Starkstrom in gewaltigen Mengen zu erzeugen.
Aus dem reinen Mittel zur Signalübertragung wurde eine universelle Energieform. Es war der Startschuss der physischen Elektrifizierung und der Beginn einer jahrhundertelangen Trennung: Nachrichtentechnik (Data) auf der einen, Energietechnik (Power) auf der anderen Seite.
Heute, über 150 Jahre später, ist die Elektrifizierung eine technische Selbstverständlichkeit; elektrische Energie ist allgegenwärtig, wird erzeugt und verbraucht, was in der Waage zu halten ist. Genau an diesem Punkt taucht die nächste Herausforderung auf, denn die elektrische Welt, in der einer erzeugt und viele verbrauchen, gibt es schon länger nicht mehr.
Wie managen wir diese gewaltige, dezentrale Kraft? Wenn Millionen von Maschinen und Energienetzen permanent interagieren, reicht die reine physische Versorgung nicht mehr aus. Der Energie-Fluss muss intelligent werden. Hier endet die historische Trennung: Nachrichtentechnik und Energietechnik konvergieren. Power und Data werden untrennbar.
Energie braucht Verbindung
Dieses Zusammenwachsen von Energie und Daten bildet das Fundament der All Electric Society. Und die ist längst keine Zukunftsmusik mehr: Ob im elektrifizierten Bahnsektor, im Maschinenbau oder auf Schiffen mit containergroßen Batteriespeichern – die Transformation läuft.
Ihre eigentliche Wirkung entfaltet die Elektrifizierung jedoch nicht isoliert, sondern eingebettet in ein Wirkungsdreieck mit Digitalisierung und Automatisierung. Erst so lassen sich schwankende erneuerbare Einspeisungen durch steuerbare Verbraucher und Speicher aktiv ausbalancieren. Die Sektorenkopplung ist dabei weniger eine technische Hürde als eine Grenze im Kopf.
Digital betrachtet hängen die Sektoren längst zusammen; was sie trennt, sind gewachsene Denkstrukturen. Die wahre Sektorenkopplung beginnt daher beim Aufbrechen dieser mentalen Silos. Es gilt, ganz pragmatisch, einzelne Maschinen aus unterschiedlichen Bereichen integrativ zu verbinden. So entsteht neue Wertschöpfung: Wenn etwa Consumer-Drohnen über Leitsysteme der Energieinfrastruktur für präzises Düngen in der Landwirtschaft eingesetzt werden, ist das das Ergebnis einer solchen Kopplung.
Wenn Strom anfängt zu denken
Innerhalb dieses Dreiecks rüstet künstliche Intelligenz die Systeme mit einer neuen Fähigkeit aus. Die Automatisierung hat Prozesse steuerbar gemacht, die Digitalisierung hat sie sichtbar gemacht. KI macht sie nun erstmals wirklich beherrschbar.
Catweazle, der Zauberer der 1970er-Jahre-Kultserie, nannte Elektrizität ehrfürchtig „elec-trickery“ und der Trick war nicht das elektrische Licht sondern das Einschalten des elektrischen Lichts, das war der Trick.
Im KI-Zeitalter erhält das Wort eine neue Bedeutung: Der Strom fließt, aber erst die KI hilft zukünftig, ihn zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort verfügbar zu machen. Ein intelligenter Stromzähler kennt den Preis, doch erst ein lernendes System entscheidet eigenständig, wann es günstiger ist, den Hausakku zu laden oder das Elektroauto Strom abgeben zu lassen.
Brownfield: Die Realität der gewachsenen Welt
Die Welt ist immer Brownfield, Greenfield ist ein Chimäre, denn alles braucht seine Zeit, und in jedem Entstehungsprozess wird aus Greenfield bereits Brownfield. Diese Heterogenität ist auch das Ergebnis einer über 100 Jahre gewachsenen Infrastruktur. Die Elektrifizierung wird immer im Brownfield realisiert, die Integration neuer Technologien dabei gelingen, ohne den laufenden Betrieb zu gefährden.
Der Digital Twin erweist sich hierfür als entscheidendes Werkzeug. Er ermöglicht durch die Digitalisierung, das physische Asset durch sein digitales Abbild automatisierbar zu machen. KI übersetzt dabei zwar zunehmend zwischen unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen, doch die Konnektivität an sich muss stehen. Auf der Datenebene braucht es zusätzlich Struktur: Wie Andreas Wedel in diesem Heft zeigt, wird der Digital Twin zum zentralen Datenanker über den gesamten Lebenszyklus eines Assets. Wir sind also hier im Kontext des Dreiklangs der All Electric Society mit Elektrifizierung, Digitalisierung und Automatisierung unterwegs.
Parallel rückt der Lebenszyklus eines Systems in den Fokus. Künftig müssen elektrische Systeme modular aufgebaut, reparierbar und erweiterbar sein. Der Digital Twin macht es möglich, fehlerhafte Einzelkomponenten gezielt auszutauschen, anstatt Gesamtsysteme zu ersetzen. Modularität wird zur Chance. Wie Prof. Dr.-Ing. Eva Schwenzfeier-Hellkamp zeigt, gewinnt dabei auch die Kreislaufwirtschaft an Bedeutung. Diese Entwicklung spiegelt sich ebenfalls in der Energieversorgung wider: Die zentrale Erzeugung weicht lokalen Mikrogrids. Unternehmen werden zu Erzeugern, Verbrauchern und Speichern. Um diese lokalen Systeme stabil zu halten, braucht es hochflexible Speicherlösungen: Wie Reverion im Heft erklärt, können reversible Energiesysteme Strom in Gas umwandeln, um so auch lokale Dunkelflauten zu überbrücken.
Zwei Ströme, eine Leitung: Connectivity als Querschnittsfunktion
Ob im lokalen Mikrogrid oder beim Datenaustausch für den Digital Twin: Da Elektrifizierung und Digitalisierung zusammenwachsen, ergänzen sich Energie und Daten zunehmend zu einer ganzheitlichen physischen Infrastruktur. Was einst getrennt gedacht wurde, muss zusammenwachsen.
Konnektivität avanciert so zur sektorübergreifenden Querschnittsfunktion. Derselbe Steckverbinder, der heute in einer Maschine sitzt, kann sich morgen im Datacenter wiederfinden – in seiner Kernaufgabe der zuverlässigen Übertragung unverändert. Daher muss Konnektivität heute gleichzeitig kleiner und größer gedacht werden. Kleiner als integrierte, unsichtbare Funktion. Größer als kritische Infrastrukturkomponente, die kommuniziert und Teil des Ökosystems wird.
Eines bleibt jedoch konstant: die trennbare Verbindung
Verbinden und Trennen zugleich: Der vermeintliche Widerspruch ist die Stärke des Steckverbinders, die durch zunehmende Modularisierung immer wichtiger wird. Damit vollzieht sich ein fundamentaler Wandel. Ging es für Werner von Siemens 1867 noch darum, Ströme von „unbegrenzter Stärke“ überhaupt erst zu entfesseln, so liegt die Aufgabe heute darin, diese zielgerichtet zu lenken.
Wenn Power und Data zusammenwachsen, reicht die bloße Verfügbarkeit von Energie nicht mehr aus. Ein adaptives Energiemanagement wird zur zwingenden Voraussetzung, um diese dezentrale Komplexität auszubalancieren. Zudem müssen moderne elektrische Systeme über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg gedacht werden.
